Annales de Chimie et de Phys, t. X

forme ou disposition, par laquelle en rencontrant le tissu d'un second cristal, dans certaine position, elles puissent émouvoir les deux différentes matières qui servent aux deux espèces de réfraction, et, en rencontrant ce second cristal dans une autre position, elles ne puissent émouvoir que l’une de ces matières. » Arago conclut de ce passage que Huygens entrevit le premier le phénomène de la polarisation, que devait, cent huit ans plus tard, mettre au jour Malus.

Polarisation chromatique ou colorée. — C'est à Arago que l’on doit la découverte de la polarisation colorée. Il l’exposa dans un mémoire lu le 11 août 1811 à l’Académie des sciences.

Laissons-le raconter lui-même dans quelles circonstances il fit cette importante découverte : « En examinant, par un temps serein, une lame assez mince de mica, à l’aide d’un prisme de spath d’Islande, je vis que les deux images qui se projetaient sur l’atmosphère n’étaient pas teintes des mêmes couleurs : l’une d’elles était jaune verdâtre, la seconde rouge pourpre, tandis que la partie où les deux images se confondaient était de la couleur naturelle du mica vu à l'œil nu. Je reconnus en même temps qu’un léger changement dans l’inclinaison de la lame par rapport aux rayons qui la traversent, faisait varier la couleur des deux images, et que si, en laissant cette inclinaison constante et le prisme dans la même position, on se contentait de faire tourner la laine de mica dans son propre plan, on trouvait quatre positions à angle droit où les deux images prismatiques sont du même éclat et parfaitement blanches. En laissant la lame immobile et faisant tourner le prisme, on voyait de même chaque image acquérir successivement diverses couleurs et passer par le blanc après chaque quart de révolution. Au reste, pour toutes ces positions du prisme et de la lame, quelle que fût la couleur d’un des faisceaux, le second présentait toujours la couleur complémentaire, — j’appelle couleurs complémentaires celles qui, réunies, forment du blanc, — en sorte que , dans ces points, où les deux images n’étaient pas séparées par la double réfraction du cristal, le mélange de ces deux couleurs formait du blanc. Il est bon cependant de remarquer que cette dernière condition n’est rigoureusement satisfaite que lorsque la lame est partout de même épaisseur. C’est alors seulement, en effet, que chaque image est d’une teinte uniforme dans toute son étendue; car, dans les autres cas, elles présentent l’une et l’autre dans des points, mêmes contigus, des couleurs trèsdifférentes et disposées d’autant plus irrégulièrement què le mica

qu’on emploie a des inégalités plus sensibles- Quoi qu’il en soit, les parties des images qui se correspondent sont toujours teintes de couleurs complémentaires l. »

Pour écarter toute idée de l’influence qu’aurait pu avoir, sur l’apparition des couleurs, la dispersion de la lumière dans les images prismatiques, Arago employait tantôt un rhomboïde de spath calcaire, tantôt un prisme de celte substance, auquel il avait adossé un prisme de verre ordinaire, afin de le rendre achromatique; les résultats furent toujours les mêmes. Il se demanda ensuite si ses expériences n’étaient pas analogues à celles que Newton expose dans le 2e livre de son Optique : deux lentilles de verre ordinaire ayant été superposées l’une sur l’autre (2àe expérience du 2e livre), l’illustre auteur ne voyait que cinq ou six anneaux colorés à l’œil nu, tandis qu’à l’aide d’un prisme il lui arrivait souvent d’en compter plus de quarante. Mais Arago ne tarda pas à reconnaître qu’il n’y a ici aucune identité de phénomènes. Les anneaux colorés de Newton existaient déjà dans la lame d'air comprise entre les deux verres, seulement ils y étaient trop enserrés pour qu’on pût les distinguer tous à l’œil nu ; le prisme employé n’avait donc pour effet que de séparer les orbites des divers anneaux, en déviant inégalement les rayons différemment colorés, ltien de pareil n’a lieu dans l’expérience mémorable d’ Arago. Si les couleurs n'eussent été invisibles dans le mica, à l’œil nu, qu’à cause de leur mélange, on ne les aurait pas aperçues davantage en examinant le mica au travers des faces parallèles d’un rhomboïde de carbonate de chaux ou avec un prisme achromatisé ; car, dans ces deux circonstances, les rayons de diverses couleurs ayant été également réfractés, les teintes auraient été aussi mélangées dans les deux images de rhomboïde que dans la plaque de mica elle-même, vue à l’œil nu.

Après avoir sommairement rappelé les travaux faits par Bartholin, Huygens et Malus sur la double réfraction , Arago résume en ces termes son beau mémoire sur la polarisation colorée : « On peut donc encore donner aux rayons de lumière une telle modification, qu’ils ne ressemblent plus ni à la lumière directe ni aux rayons polarisés ordinaires : ces nouveaux rayons se distingueront, d’abord de la lumière polarisée en ce qu’ils fournissent constamment deux images en traversant un rhomboïde, et puis de la lumière ordinaire, par la

1. Arago, Mémoire sur ln polarisation colorée, dans le t. I de ses Mémoires scientifiques, p. 37 et suiv.

propriété qu’ils ont de donner toujours deux faisceaux complémentaires, mais dont les couleurs varient avec la position de la section principale du cristal à travers lequel on les fait passer. Un rayon de lumière directe, en tombant sur un corps diaphane, abandonne à la réflexion partielle une partie de ses molécules. Un rayon polarisé est transmis en totalité, abstraction faite de l’absorption, lorsque le corps diaphane est situé d’une certaine manière par rapport aux côtés des rayons. Les diverses molécules colorées dont se compose un rayon blanc, lorsqu’il a éprouvé la modification particulière dont il s’agit ici, ne se réfléchissent que successivement et les unes après les autres, dans l’ordre de leurs couleurs, pendant que le corps diaphane tourne autour du rayon en faisant toujours le même angle avec lui. Par conséquent, si l’on fait tourner un miroir de verre autour d’un faisceau de lumière directe, et si l’on n’altère pas leur inclinaison naturelle , la quantité de rayons transmis ou celle de rayons réfléchis sera la même dans toutes les positions; mais si le faisceau est déjà polarisé, et si, de plus, l’angle d’incidence est de 35°, on trouvera deux positions diamétralement opposées, dans lesquelles le miroir ne réfléchira pas une seule molécule de lumière. Si nous supposons enfin que, toutes les autres circonstances restant les mêmes, le miroir soit éclairé par un faisceau de lumière blanche déjà modifiée par une plaque de cristal de roche, il sera successivement teint, à chaque demi-révolution, de toute la série des couleurs prismatiques, tant par réflexion que par réfraction, avec cette particularité qu'au même instant ces deux classes de couleurs sont toujours complémentaires. »

Arago a recommandé la lunette de Rochon comme un instrument très-propre à expérimenter la polarisation chromatique. Cet instrument se compose tout simplement d’une lunette ordinaire dans l’intérieur de laquelle est placé un prisme de cristal de roche ou de carbonate de chaux. Ce prisme est achromatique et mobile le long de l’axe, ce qui donne le moyen de séparer plus ou moins complètement les deux images de l’objet auquel on vise. En disposant l’axe optique de la lunette de manière à faire un angle de 35° environ avec la surface d’un miroir non étamé , on voit chaque image disparaître deux fois pendant une révolution complète de l'instrument. La lunette étant dans l’une de ces positions où l’on ne voit qu'une seule image, si l’on interpose une plaque de mica , on en verra aussitôt deux dont les couleurs complémentaires dépendront de l’inclinaison de la lame interposée et de son épaisseur.

MOUVEMENT

Brewster publia en 1813, dans son Treatise on new philosoplâcal instruments , des observations analogues à celles qu’ Arago ayait faites en 1811.

Polarisation circulaire ou rotatoire. — Découverte en 1 817 par

Fresnel et Arago, la polarisation rotatoire provient d’un genre particulier de double réfraction , comme la polarisation ordinaire est donnée par la double réfraction du spath d’Islande. La double réfraction spéciale, qui produit la polarisation rotatoire, résulte, non pas de la nature du cristal, mais de certaines coupées et d’inclinaisons que Fresnel signala le premier. Qu’on prenne un faisceau de lumière polarisé A, qu’on lui fasse subir, sous un angle de 5à°, une double réflexion totale sur un parallélipipède de verre (fig. 25), et que les nouveaux plans de réflexion soient in clinés de 45° au plan de polarisation primitive ; le faisceau émergent B aura acquis des propriétés toutes particulières. En analysant ce faisceau émergent, on le voit se décomposer constamment en deux rayons de même intensité, quelle que soit la direction de la section principale : ce qui pourrait faire croire qu’il est redevenu de la lumière naturelle. Mais si on le fait passer au travers d’une lame cristallisée avant de le soumettre à l’action du rhomboïde, on découvre bientôt qu’il n’en est pas ainsi. En effet, la lumière donnerait, dans ce cas, deux images blanches et de même intensité, tandis que la lumière émergeant du parallélipipède se décompose en deux faisceaux fortement colorés l’un et l’autre. Or, la couleur de chacune de ces deux images est, sur le cercle chromatique de Newton, à un quart dc*ciraonférence de la place qu’y occupe la couleur que la même image aurait présentée, si l’on avait employé de la lumière polarisée ordiuaire. Enfin la lumière polarisée ordinaire ne donne * lieu à aucun des phénomènes de coloration après qu’on lui a fait traverser des lames de cristal de roche perpendiculaires à l’axe.

Voilà comment Fresnel et Arago découvrirent qu’un rayon polarisé, modifié par deux réflexions complètes, possède des propriétés spéciales, qui le distinguent d'un rayon direct et d’un rayon polarisé ordinaire, et ils donnèrent à celle modification le nom de pola-

Fig. 15.

risation circulaire 1 . Ce nom n’indique point un nouveau mode de .vibration qu’aurait pris la lumière ; il n’exprime que le fait du déplacement éprouvé par le plan primitif de polarisation.

Dès 1818 Biot entreprit sur le môme sujet une série de recherches qui l’amenèrent à reconnaître que d’autres substances, telles que l’essence de térébenthine, les dissolutions de l’acide tarlrique, des tartrates, du sucre, des gommes et du sucre de fécule (dextrine), présentent le phénomène de la polarisation rotatoire. En continuant cette étude Biot parvint à constater qu’il y a des corps pour lesquels le plan primitif O y se déplace vers Oa, en tournant h droite dans le sens indiqué par la flèche (fig. 26). C’est pourquoi les corps , sontnommés dextrogyres. Il y en a d’autres

qui font tourner le plan de.'polarisation à gau- ‘"‘V'* che, vers 06, dans le sens de la flèche. [Ces corps sont dits lévogyres. On cite particuliè- \ / rement des variétés de quartz, l’une dexlro-

oj x gyre, l’autre lévogyre, qui, à épaisseur égalé,

donnent des rotations égales, et qui ne difîè- ! rent que par leur signe*

fig. 2o. Pour faire ce genre d’expériences, Biot

mit en avant un procédé fort simple, quoique assez difDcile à mettre en pratique. Ce procédé consistait à préparer un spectre très-pur avec de la lumière polarisée, à recevoir successivement chacune des couleurs sur le quartz (cristal de roche), et à mesurer la rotation de son plan de polarisation. L’auteur trouva que la rotation augmente avec la réfrangibilité, et qu'elle est sensiblement en raison inverse du carré de la longueur d'onde. Mais cette loi de Biot ne doit être considérée que comme approximative.

M. Descloizeaux reconnut la polarisation rotatoire dans le cinabre ; M. Bouchardat, dans les alcalis organiques ; M. Marbach, de Breslau, dans les cristaux cubiques de bromate et de chlorate de soude. Enfin on se trouve en présence de toute une classe de corps, cristallisés ou amorphes, solides, liquides et même gazeux, qui réalisent une des propriétés les plus remarquables de la lumière.

1. Mcm. lu àl’Acad. des sciences, en novembre 1817; Supplément à ce Mém. présenté en janvier 1818 ; Bulletin de la Société philomathique, déc. 1822 et iévr. 1827.

MOUVEMENT